Smart Wearables: Japanse wetenschappers creëren op zonne-energie "Second Skin"

Vooruitgang in draagbare technologie is de laatste tijd behoorlijk indrukwekkend, maar het apparaat is beschreven in een nieuw Natuur studie blaast de concurrentie uit het water. Hoewel de Apple Watch nu is uitgerust met een door de FDA goedgekeurde EKG-sensor en bedrijven als Samsung hun uiterste best doen om smartwatches op mode-uitspraken te laten lijken, maakt het apparaat dat in de krant wordt beschreven, woensdag gepubliceerd, zowel een schande. Dit hartsensorapparaat heeft geen draden, hoeft niet te worden opgeladen en is zo klein dat het zich om het hart van een rat kan wikkelen.

Studeer co-auteur Kenjiro Fukuda, Ph.D., een onderzoekwetenschapper aan het Japanse RIKEN Center for Emergent Matter Science is snel om te zeggen dat zijn apparaat een grote stap vooruit betekent voor wearables. Het lijkt meer op een pleister dan een horloge, en het is dunner dan een stuk karton.

"We verwachten een langdurige monitoring van de hartslag met minimaal ongemak als de apparaten op het menselijk lichaam worden bevestigd", vertelt hij omgekeerde. "Zijn flexibiliteit en lichtgewicht kunnen het ongemak verminderen wanneer de apparaten op een menselijk lichaam worden bevestigd."

Een apparaat waar je mee kunt flexen

Hoewel Fukuda's apparaat niet krachtiger is dan elke bestaande technologie voor hartdetectie, lost het een van de dringender problemen van smartwatch-trackers op: flexibiliteit. Menselijke lichamen bewegen zich op vreemde en onvoorspelbare manieren, dus apparaten die hartslag op de pols detecteren, kunnen soms worden beschaamd door ongemakkelijke bewegingen.

"Dergelijke ultradunne apparaten maken een betere conformeerbaarheid mogelijk dan conventionele draagbare apparaten zoals een smartwatch," zegt hij. "Dit kan leiden tot betere en stabielere monitoring dan conventionele apparaten."

In eerdere tests was het team in staat om het apparaat rond het hart van een rat te wikkelen, waar het nauw aansloot op het slijmerige, ronde oppervlak. Hun rechtszaak toonde aan dat, ondanks het ongelijkmatige bonzen van het gestresste hart van de rat, het apparaat elke hartslag nauwkeurig kon registreren en vervolgens die gegevens naar een extern apparaat kon overbrengen. Zelfs een high-end borstriem hartslagmeter zou deze taak waarschijnlijk niet volbrengen.

Het zonne-probleem oplossen

De test op het hart van de rat was flitsend, maar waar dit apparaat echt breekt, zit het in de manier waarop het wordt aangedreven. Dit team kon kleine organische zonnecellen op het apparaat plaatsen die licht in elektriciteit kunnen omzetten. Het idee was om een ​​zichzelf onderhoudende wearable te maken die nooit hoeft te worden uitgetrokken.

Het ontwikkelen van draagbare technologie op zonne-energie is een uitdaging gebleken voor andere onderzoekers, zegt Fukuda, omdat het moeilijk zeker is dat die cruciale zonnecellen de juiste hoeveelheid zonlicht krijgen als iemand buigt, buigt en de hoek van het apparaat voortdurend verandert in relatie naar een lichtbron.

Zijn apparaat loste dit vrij elegant op: hij creëerde een "nano-raspend" oppervlak op delen van de zonnecellen die licht absorberen. Dit microscopisch ruwe oppervlak hielp de effecten van vreemde, indirecte hoeken op de lichtabsorptie van de cel te verminderen. Fukuda gaat zo ver om te zeggen dat deze techniek zorgt voor "lichthoek-onafhankelijkheid" in de zonnecellen.

Het idee achter dit apparaat, en anderen vinden het leuk om te ontwikkelen in het laboratorium van Fukuda, is om wearables te maken die meer op een tweede huid lijken dan op mode-statements. Maar hoewel ze vooruitgang lijken te hebben geboekt bij het naadloos maken van hun apparaten, hebben ze nog een manier te gaan voordat hun apparaten aan de medische normen voldoen. Toch is Fukuda hoopvol.

"Onze apparaten verwachten geen nauwkeuriger monitoring dan conventionele ECG-bewakingsapparatuur die wordt gebruikt als medische controle," zegt hij. "Als de nauwkeurigheid verder wordt verbeterd, kan dit ook worden gebruikt als onmerkbare elektrocardiogramsystemen voor gezondheidszorg / medisch gebruik."